ATP的利用

ATP中的能量可以直接转化成其他各种形式的能量，用于各项生命活动。这些能量的形式主要有以下6种。

1.渗透能

细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质跨膜移动所做的功消耗了能量，这些能量叫作渗透能，渗透能来自ATP。

2.机械能

细胞内各种结构的运动都是在做机械功，所消耗的就是机械能。肌细胞的收缩，草履虫纤毛的摆动，精子鞭毛的摆动，有丝分裂期间染色体的运动，腺细胞对分泌物的分泌等，都是由ATP提供能量来完成的。

以肌细胞的收缩为例，它是由ATP的水解偶联肌动蛋白和肌球蛋白的相互作用引起的。可能的机制是：肌球蛋白的头部有ATP的结合位点，当ATP没有与肌球蛋白结合时，其头部与肌动蛋白紧密结合；当ATP与肌球蛋白结合时，会用起其头部从肌动蛋白丝解离；随着ATP的水解，肌球蛋白头部构象会发生系列变化，最终使其从肌动蛋白亚基上解离并与细丝前方的另一个肌动蛋白亚基再结合。这一过程是循环发生的，ATP提供的能量转化成了肌球蛋白沿着肌动蛋白细丝滑行的机械能。实际上，在肌肉中ATP的含量很少，哺乳动物的肌肉中，它的含量仅为3~8 mmol/kg，这只能供肌肉剧烈活动1 s左右的消耗，而肌肉中磷酸肌酸的含量是ATP的4倍，它能提供磷酸基团、是使ADP转化为ATP的重要能源物质。

3.电能

大脑的思考——神经冲动在神经纤维上的传导，以及电鳐、电鳗等动物体内产生的生物电等，它们所做的电功消耗的就是电能。电能是由ATP提供的能量转化而成的。

4.化学能

细胞内物质的合成需要化学能，如小分子物质合成为大分子物质时，必须有直接或间接的能量供应。另外，细胞内物质在分解的开始阶段，也需要化学能来活化，成为能量较高的物质（如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖）。可以说在细胞内的物质代谢中，到处都需要由ATP转化而来的化学能做功。

5.光能

目前关于生物发光的生理机制还没有完全弄清楚，但是已经知道，生物体用于发光的能量直接来自ATP，如荧光虫的发光。

6.热能

有机物的氧化分解释放的能量，一部分用于生成ATP，大部分转化为热能通过各种途径向外界环境散发，其中一小部分热能用于维持体温。通常情况下，热能的形成往往是细胞能量转化和传递过程中的副产品。此外，ATP 释放的能量中，一部分能量也能用于动物体温的提升和维持。

来源：人教版高中生物学新教材必修1教师用书

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